CN202990150U - 缠绕型自复位形状记忆合金连梁阻尼器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种阻尼器，具体涉及一种用于钢筋混凝土剪力墙结构的被动耗能减震装置；包括有设置在连梁断开部位的左端头和右端头、以及连接它们的侧板和自复位形状记忆合金丝，其中，所述左端头设有平行于连梁侧面的两个耳板，右端头两侧对称设有柱状凸起，所述柱状凸起的底面为长轴竖直的椭圆，所述侧板的左侧通过螺栓与左端头相连，右侧设有套接柱状凸起的椭圆孔，该椭圆孔的长轴大于柱状凸起底面的长轴，该椭圆孔的外侧长轴延长线上设置有上下两个挂耳，所述自复位形状记忆合金丝缠绕在挂耳和柱状凸起上，并将柱状凸起固定在椭圆孔中部；采用本实用新型技术方案的缠绕型自复位形状记忆合金连梁阻尼器，构造简单、不易损坏、耗能能力高且减震效果好。

Description

缠绕型自复位形状记忆合金连梁阻尼器

技术领域

本实用新型涉及一种阻尼器，具体涉及一种用于钢筋混凝土剪力墙结构的被动耗能减震装置。 

背景技术

剪力墙结构具有较大的整体刚度，地震作用下容易造成应力集聚，发生脆性剪切破坏。而在罕遇地震下如果墙肢首先发生破坏，不利于剪力墙结构体系二道抗震防线的实现，也不能保证贯彻结构“大震不倒”的抗震设防原则。为此，剪力墙结构的延性设计要求罕遇地震作用下连梁先于墙肢屈服，通过连梁形成塑性铰耗能，同时改变结构振动频率，避开地震的卓越周期，一定程度上减弱结构共振响应。 

目前关于提高剪力墙结构抗震性能的研究大多基于传统结构抗震设计思想，即通过连梁构件本身的适度循环塑性变形来耗散地震能量。具体提高连梁变形性能的措施包括改变连梁配筋形式、在钢筋混凝土连梁中配置型钢、在连梁中开水平通缝或在连梁两端开竖缝、将钢筋混凝土连梁替换成钢连梁等。然而连梁本身塑性变形的积累总不可避免地导致连梁损伤破坏，地震后修复困难且维修费用较大。 

结构耗能减震技术已经被证明是一种有效的结构抗震技术，通过在结构中加入具有较大耗能能力的耗能器，正常使用情况下保证一定侧向刚度，结构处于弹性状态，大震时随着侧向位移的增大，耗能器产生较大阻尼，集中耗能，降低结构振动响应，避免主体结构损伤。虽然自1972年美国学者J. T. P. Yao提出结构振动控制的概念以来，各种耗能减震装置层出不穷，但至今针对剪力墙结构体系的耗能减振研究还不多见，究其原因主要是在剪力墙结构体系中安装耗能减震装置要比框架结构困难很多。澳大利亚昆士兰科技大学的Thambiratnam等曾提出在剪力墙不同高度处挖洞，在洞内打斜撑安装耗能减震装置；华中科技大学的杨军也曾提出在剪力墙中沿竖向中轴线开城垛口形的竖向通缝，并在缝内安置竖向耗能减震装置。但这两种解决方案中，前者由于过度削弱剪力墙刚度而产生薄弱层，后者因为构造过于复杂难以实现都没有广泛被其他学者接受。澳大利亚昆士兰科技大学的Madsen等提出在连梁下部安装交叉斜撑，并在斜撑中安装粘弹性阻尼器承担非弹性变形耗散地震能量；广西工业大学的邓志恒等也提出了类似的构想，称为新型组合钢连梁，即在钢连梁下部安装交叉斜撑，并在斜撑交叉点安装摩擦阻尼器，提高连梁耗能能力；哈尔滨工业大学的腾军教授等提出以软钢耗能构件替代连梁，提高连梁耗能能力。上述文献提出的方案继承了传统剪力墙延性抗震设计中由连梁耗散地震能量的思想，但又利用了耗能减震装置减小连梁的塑性累积变形，是比较合理的解决方案，但连梁中的耗能减震装置在地震后由于存在不可回复非弹性变形仍需替换。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种构造简单、不易损坏、耗能能力高且减震效果好的缠绕型自复位形状记忆合金连梁阻尼器。 

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种缠绕型自复位形状记忆合金连梁阻尼器，包括有设置在连梁断开部位的左端头和右端头、以及连接它们的侧板和自复位形状记忆合金丝，其中，所述左端头设有平行于连梁侧面的两个耳板，右端头两侧对称设有柱状凸起，所述柱状凸起的底面为长轴竖直的椭圆，所述侧板的左侧通过螺栓与左端头相连，右侧设有套接柱状凸起的椭圆孔，该椭圆孔的长轴大于柱状凸起底面的长轴，该椭圆孔的外侧长轴延长线上设置有上下两个挂耳，所述自复位形状记忆合金丝缠绕在挂耳和柱状凸起上，并将柱状凸起固定在椭圆孔中部。 

自复位形状记忆合金是一种具有多种特殊力学性能的功能材料。处于奥氏体状态的形状记忆合金具有超弹性特性，即当其最大应变不超过8%时，材料变形完全可以自动回复，不产生残余变形，在形状记忆合金产生变形和变形回复的过程中还具有一定的耗能能力。 

采用上述技术方案的缠绕型自复位形状记忆合金连梁阻尼器具有如下优点：1，由于仅包括有设置在连梁断开部位的左端头和右端头、以及连接它们的侧板和自复位形状记忆合金丝，所以其结构更加简单；2，由于所述左端头设有平行于连梁侧面的两个耳板，右端头两侧对称设有柱状凸起，所述柱状凸起的底面为长轴竖直的椭圆，所述侧板的左侧通过螺栓与左端头相连，右侧设有套接柱状凸起的椭圆孔，该椭圆孔的长轴大于柱状凸起底面的长轴，该椭圆孔的外侧长轴延长线上设置有上下两个挂耳，所述自复位形状记忆合金丝缠绕在挂耳和柱状凸起上，并将柱状凸起固定在椭圆孔中部；当两侧剪力墙肢在水平地震作用下发生弯曲变形，阻尼器连接的两个悬臂连梁发生相对转动和竖向错动此时，左、右端头会克服自复位形状记忆合金丝的拉力发生竖向错动并迅速复位，自复位形状记忆合金产生变形和变形回复时可以吸收大量的能量，避免连梁本身受损，因此，其耗能能力高、减震效果好且不易损坏。 

作为优选方案，为了提高缠绕型自复位形状记忆合金连梁阻尼器的耗能能力和减震效果，限定所述的自复位形状记忆合金丝为奥氏体形状记忆合金丝。 

作为优选方案，为了保证结构的可靠性，所述的左端头和右端头预埋在连梁端部并与连梁的钢筋相连接。 

附图说明

图1是本实用新型实施例缠绕型自复位形状记忆合金连梁阻尼器的结构示意图； 

图2是本实用新型实施例缠绕型自复位形状记忆合金连梁阻尼器的作用原理示意图。

具体实施方式    

下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进一步说明：

如图1和2所示，本实用新型提供一种缠绕型自复位形状记忆合金连梁阻尼器，包括有预埋在连梁1断开部位的左端头2和右端头3、以及连接它们的侧板4和自复位形状记忆合金丝5，其中，左端头2和右端头3与连梁1的钢筋通过捆接、焊接等方式相连接，左端头2设有平行于连梁侧面的两个耳板，右端头3两侧对称设有柱状凸起31，柱状凸起31的底面为长轴竖直设置的椭圆，侧板4的左侧通过螺栓与左端头2相连，右侧设有套接柱状凸起31的椭圆孔41，椭圆孔41的长轴大于柱状凸起31底面的长轴，椭圆孔41的外侧长轴延长线上设置有上下两个挂耳42，自复位形状记忆合金丝5分为上下两组，分别缠绕在上挂耳和柱状凸31起以及下挂耳和柱状凸起31上，并将柱状凸起31固定在椭圆孔41中部，自复位形状记忆合金丝5为常温奥氏体的NiTi 形状记忆合金丝，具有超弹性特性。

由于阻尼器中设置了两组自复位形状记忆合金丝5，因而无论剪力墙在地震下向哪一侧振动，都始终有一组自复位形状记忆合金丝5变形耗散地震能量。由于侧板4的左侧通过螺栓与左端头2相连，右侧设有套接柱状凸起31的椭圆孔41，椭圆孔41的长轴大于柱状凸起31底面的长轴，因此柱状凸起在椭圆孔41内只发生相对的竖向滑动，因此阻尼器仍可传递连梁的轴力。图2为形状记忆合金阻尼器在地震作用下随连梁的变形图，从图中可以清楚地理解阻尼器的工作原理。 

本实用新型专利的缠绕型自复位形状记忆合金连梁阻尼器可安装在钢筋混凝土连梁中部，采用奥氏体形状记忆合金材料（丝材）作为核心耗能元件，通过阻尼器参数的合理设计，使得连梁的变形集中的阻尼器中，避免混凝土连梁本身的塑性损伤，减少或免去了混凝土连梁在地震后的修复费用。因为奥氏体形状记忆合金材料具有超弹性性能，当材料发生相变时可以耗散地震能量，而在地震结束后，形状记忆合金材料的变形可自恢复，没有残余变形，因此也就不需要替换阻尼器。 

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，不如简单的变化柱状凸起和左端头的形状、简单的更换奥氏体形状记忆合金丝，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。 

Claims (3)

1.一种缠绕型自复位形状记忆合金连梁阻尼器，其特征在于：包括有设置在连梁断开部位的左端头和右端头、以及连接它们的侧板和自复位形状记忆合金丝，其中，所述左端头设有平行于连梁侧面的两个耳板，右端头两侧对称设有柱状凸起，所述柱状凸起的底面为长轴竖直的椭圆，所述侧板的左侧通过螺栓与左端头相连，右侧设有套接柱状凸起的椭圆孔，该椭圆孔的长轴大于柱状凸起底面的长轴，该椭圆孔的外侧长轴延长线上设置有上下两个挂耳，所述自复位形状记忆合金丝缠绕在挂耳和柱状凸起上，并将柱状凸起固定在椭圆孔中部。

2.根据权利要求1所述的缠绕型自复位形状记忆合金连梁阻尼器，其特征在于：所述的自复位形状记忆合金丝为奥氏体形状记忆合金丝。

3.根据权利要求1或2所述的缠绕型自复位形状记忆合金连梁阻尼器，其特征在于：所述的左端头和右端头预埋在连梁端部并与连梁的钢筋相连接。

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